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机械手静态误差分析及动态误差初探

作　者: 曹三燕
导　师: 张明路
学　校: 河北工业大学
专　业: 机械工程
关键词: 机械手位姿精度静态误差动态误差
分类号: TP241
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着人类文明的不断提高和科技的发展，机械手逐渐在人类社会中不断得到发展，本文以机械手为分析对象，从静态误差和动态误差两方面对机械手进行精度分析，并分析了其在各种因素下的综合误差。本文的主要内容包括：1、基于M-DH模型建立运动学模型，并在运动学模型基础上建立机械手静态误差模型，分析了杆件的角度误差、长度误差以及各杆件误差对机械手末端的静态误差影响。分析表明角度误差对机械手的误差影响较大，长度误差影响小。因此，为了使机械手的位姿精度得到提高，应该减少机械手的角度误差。2、将机械手杆件上的惯性力、离心力、重力等当作外力，整个系统认为是静力系统。运用有限元法分析杆件的弹性变形，从而建立机械手的动态误差模型。运用Matlab编程分析动态误差曲线图，分析了角度误差和各杆件误差对机械手动态误差的影响，为目前高速和轻质的机械手的设计提供指导。3、综合分析影响机械手精度的静态误差以及动态误差，分析出在多种影响因素下的机械手综合误差情况。分析可知，通过控制机械手的静态误差的方向，在一定程度上减少动态误差的影响，从而提高机械手末端的精度。4、对由多种因素影响引起的机械手综合位姿误差进行补偿分析，利用摄动误差补偿法及其原理建立误差补偿模型。通过仿真求得运动变量的补偿量和补偿后新的机械手的误差值，并对该方法的可行性进行了比较好的验证。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-14
  §1-1 课题的背景及意义  8-9
  §1-2 影响机械手位姿精度的主要因素  9
  §1-3 国内外研究现状  9-13
    1-3-1 机械手的国内外研究现状  9-11
    1-3-2 机械手精度的国内外研究现状  11-13
    1-3-3 目前精度研究中的问题  13
  §1-4 本文的研究内容  13-14
第二章机械手运动学与动力学研究  14-26
  §2-1 引言  14
  §2-2 机械手运动学分析  14-18
    2-2-1 位姿描述与齐次变换  14-15
    2-2-2 机械手运动方程的建立  15-16
    2-2-3 机械手运动学建模  16-18
  §2-3 机械手动力分析  18-23
    2-3-1 机械手的拉格朗日动力学分析  18-20
    2-3-2 机械手动力学建模  20-23
  §2-4 机械手微分运动  23-25
    2-4-1 微分平移与旋转  23-24
    2-4-2 直角坐标系间的微分变换  24-25
  §2-5 本章小结  25-26
第三章机械手静态位姿误差分析  26-43
  §3-1 引言  26
  §3-2 机械手静态误差建模方法  26-29
  §3-3 机械手的静态误差分析  29-37
    3-3-1 机械手静态误差模型建立  29-32
    3-3-2 机械手静态误差分析  32-37
  §3-4 机械手静态误差影响度分析  37-42
    3-4-1 角度误差对静态误差的影响  37-39
    3-4-2 长度误差对静态误差的影响  39-40
    3-4-3 各连杆误差对静态误差的影响  40-42
  §3-5 本章小结  42-43
第四章多因素影响下机械手位姿误差分析  43-61
  §4-1 引言  43
  §4-2 连杆柔性引起的机械手动态误差分析  43-51
    4-2-1 弹性变形分析  43-46
    4-2-2 动态位姿误差模型建立  46-47
    4-2-3 机械手动态位姿误差分析  47-51
  §4-3 机械手动态误差影响度分析  51-54
    4-3-1 角度误差对动态误差的影响  51-53
    4-3-2 各连杆误差对动态误差的影响  53-54
  §4-4 机械手末端的综合误差  54-60
    4-4-1 机械手末端的综合位姿误差模型建立  55-56
    4-4-2 机械手末端的综合位姿误差分析  56-60
  §4-5 本章小结  60-61
第五章机械手位姿误差补偿  61-67
  §5-1 引言  61
  §5-2 机械手位姿误差补偿方法分析  61-62
  §5-3 机械手位姿误差补偿原理  62-63
    5-3-1 误差补偿原理  62
    5-3-2 误差补偿步骤  62-63
  §5-4 机械手位姿误差补偿  63-66
    5-4-1 机械手位姿误差补偿  63-64
    5-4-2 机械手误差补偿的验证  64-66
  §5-5 本章小结  66-67
第六章结论与展望  67-68
参考文献  68-71
致谢  71

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